2023屆高考化學專項小練化學反應原理綜合一

化學反應原理綜合(一)

1.(2021屆?河北高三一模)氨在國民經濟中占有重要地位，氨的用途十分廣泛，是制

造硝酸和化肥的重要原料。

(1)合成氨工業(yè)中，合成塔中每產生2molNH”放出92.2kJ熱量。

吸收945.8kJ?mo「能^^+

W"能90

1molN—H鍵形成所釋放的能量約等于kJ,

和p(Hz)為各組分的平衡分壓，如p(NHgx(NH3)p,p為平衡總壓,xiNHj為平衡系統(tǒng)中N%

的物質的量分數。當N?和H2的起始物質的量之比為1：3時，反應N2(g)+3H/(g)

2NH：,(g)在恒定溫度和標準壓強下進行，NH,的平衡產率為3,則K"=(用含3的

最簡式表示)。

(3)工業(yè)生產尿素原理是以NH：,和CO2為原料合成尿素[CO(NH2)2],反應的化學方程式為

2NH3(g)+C02(g)C0(NHz)2⑴+H20(l),該反應的平衡常數和溫度關系如圖1所示:

K

①AH。(填“>”或“=”)。

②在一定溫度和壓強下，若原料氣中NK,和CO?的物質的量之比(氨碳比)K=x,

n(CO2)

1

圖2是氨碳比(x)與CO,平衡轉化率(a)的關系。B點比A點CO?平衡轉化率大的原因是

③圖2中的B點處，加3的平衡轉化率為一

16叫2-3)2

【答案】(1)391⑶①V②B點與A點相比，c(NHj增大,

-27(1-0)4

平衡正向移動，CO?轉化率增大③32%

【解析】(1)根據反應N2(g)+3Il2(g)2Mh(g)及AH=E(反應物鍵能)-E(生成物鍵

能)，AH=1X945.8+3X436-6XE(N-H)=92.2,解得1molN—H鍵形成所釋放的能量約等于

391,

(2)根據方程式列三段式:

嗎⑻+3區(qū)(g)=2%g)

no130

岫X3x2x

n不1-X3-3x2x

2x/\2x2coco

平衡產率:3=—,X=CO,pNH；=----------xP=----xP=--->

2'71-A-+3-3X+2X4-2CD2-3

ITX_1YD_、3-3x_3-3co「

------xp=----XP,p/HTT)=----------xP=---->P

P(N2)=27

1-4+3-3》+2》4-2co'l-x+3-3x+2x4-2co

2

P(NHJ

P°1632(2-3)2

K°=⑶①根據圖像1得出溫度升高，K減小，說明

P(N2)1FP(H2)27(1-co)4

P9P9

升高溫度平衡向逆反應方向移動，K與T成反比說明該反應式放熱反應，則AH<0。②根據

n(NHj

二八：=x,當x越大時，說明氨氣相對二氧化碳來說濃度增大，導致平衡向正反應方向

n(CC)2)

移動，故CO,平衡轉化率增大。③根據方程式列三段式:

2

2MZ,(g)+ca(g)+

4100

二氧化碳的轉化率：?=-=—,x=0.64,,則氨氣的轉化率：?=—=—=0.32=32%

110044o

2.以高純?yōu)槿剂系馁|子交換膜燃料電池具有能量效率高、無污染等優(yōu)點，但燃料中

若混有C0將顯著縮短電池壽命。

(1)以甲醇為原料制取高純田是重要研究方向。甲醇水蒸氣重整制氫主要發(fā)生以下兩個

反應：

-

主反應：CHaOlKg)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)AH=+49kj*mol'

-1

副反應:H2(g)+C02(g)=CO(g)+H20(g)AH=+41kJ?mol

①甲醇蒸氣在催化劑作用下裂解可得到4和co,則該反應的熱化學方程式為,既

能加快反應速率又能提高CH30H平衡轉化率的一種措施是。

響0)

②分析適當增大水醇比對甲醇水蒸氣重整制氧的好處是

n(CHQH)

(2)工業(yè)上用CH,與水蒸氣在一定條件下制取H”原理為：CH.,(g)+H/O(g)=CO(g)+

3H,(g)AH=+203kj?mor'

①該反應逆反應速率表達式為：vj^lecGO)?C3(H2),k為速率常數，在某溫度下測得

實驗數據如表：

C0濃度(mol*L-1)壓濃度(皿。1?廣1)逆反應速率!?minT)

0.05Ci4.8

c2C119.2

3

c20.158.1

由上述數據可得該溫度下，該反應的逆反應速率常數k為L'mol-,mirTl

②在體積為3L的密閉容器中通入物質的量均為3moi的CIL和水蒸氣，在一定條件下

發(fā)生上述反應，測得平衡時比的體積分數與溫度及壓強的關系如圖所示：

則壓強P,Pz（填“大于”或“小于”）；N點v山M點v逆（填“大于”或“小

于”）;

⑶N?和H?生成NH,的反應為

123*

^N2(g)+1H2(g)^NH3(g)AH(298K)=^l6.2kJlnor,標準平衡常數K0=

P(NH)/pB

3其中p9為標準壓強（ixlO'pa）,p（NHj、p（N?）和p（H?）為

ea5u5*

[p(N2)/p][p(H2/p]'-

各組分的平衡分壓，如p（NHj=x（NH3）p,P為平衡總壓,x（NHj為平衡系統(tǒng)中NH,

a3a1

的物質的量分數。已知起始時向一密閉容器中投入一molN,和，molH,,反應一

222

3

N2（g）+-H2（g）UNH/g）在恒定溫度和標準壓強下進行，NH3的平衡產率為3,

則該反應的K0=______（用含8的代數式表示）。下圖中可以表示標準平衡常數隨溫度T的

變化趨勢的是________（填字母）

4

【答案】⑴①CH30H(g)=C0(g)+2HMg)AH=+90kJ-mol-1升溫

②提高甲醇的利用率，有利于抑制CO的生成或抑制副反應發(fā)生

⑵①1.2X10''②大于小于(3)43(2-3)/3⑶"(1-3)2D

-1

【解析】⑴①已知ICH30H(g)+H20(g)=C02(g)+3H2(g)AH=+49kj-mol；

1

IIMg)+C02(g)=C0(g)+H20(g)AH=+41kj.mor；根據蓋斯定律，I+II可得

CH；,OH(g)=C0(g)+2H2(g)則AH=+49kj?mo「+4ik「mo「=+90kJ?故甲醇

蒸氣裂解得到也和CO的化學方程式為CH30H(g)=CO(g)+2HMg)貝UAH=+49+41

kj-mol'=+90kj-mol'；反應為吸熱反應，升高溫度既能加快化學反應速率同時可以促使

反應正向進行，提高C【hOH平衡轉化率，而增大壓強能加快化學反應速率，但對正反應不利，

所以既能加快反應速率乂能提高CHQH平衡轉化率的一種措施是升高溫度；②適當增大水靜

比(nH“：nCHQH),可視為增大壓0的量,能使CH30H轉化率增大,生成更多的上，抑制轉

化為C0的反應的進行，所以適當增大水醇比(nHQ：nCHQH)對甲醇水蒸氣重整制氫的好處為：

提高甲醇的利用率，有利于抑制C0的生成；(2)①根據反應的逆反應速率表達式為V速

=k-c(CO)?/(Hz)可知：4.8=kX0.05XCJ；19.2=kXc?XC:：兩個式子相除，得到cE.2,

再根據第三組數據進行計算,8.1=kX0.2X0.153,解之得k=1.2X104L3?mol-3?min1；

②由反應方程式知，該反應為體積增大的反應，溫度不變時時，減小壓強，平衡向正方向移

動，的體積分數增大，則從圖象可以看出，壓強R大于P2；溫度「小于T”溫度越高，

反應速率越快，N點反應溫度低于M點溫度,貝！IN點v正小于M點v逆;⑶如果a/21noiNz和

3a/2moiH?完全反應則生成amolNHs,NH：,的平衡產率為3,則生成的n(N&)=a3mol,則：

1Q

反應!N2(g)+|H2(g)=NH3(g)

開始(mol)0.5a1.5a0

反應(mol)0.5a31.5awa3

5

平衡(mol)0.5a(l-w)1.5a(l-w)d3

平衡混合氣體總物質的量二［0.5a(1-a)+1.5a(l-］mol=a(2-co)mol,

〃(刀)=°3p("2)=l；"—")P"，〃(N%)=二4“",標準平衡常數K°

2—CO2—CD2—69

p(NH,)/n946y(2-?y)

「P(NDM藍VP。二河彳:該反應為放熱反應，所以升高溫度，平衡向逆

方向進行，K°減小，縱坐標為lgK§，橫坐標為溫度，則該曲線為D。

3.(2021屆?江蘇無錫市高三期中)脫除煙氣中的氮氧化物(主要是指N0和NOJ可以凈

化空氣、改善環(huán)境，是科學家研究的重要課題。

(DCH,催化還原法。主要發(fā)生以下反應：

反應ICH4(g)+4N02(g)=4N0(g)+C02(g)+2H20(g)A〃=-574kJ

反應JICHt(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H20(g)A^=-H60kJ?mor'

反應mCH.“g)+2NO2(g)=N?(g)+CO2(g)+2H2O(g)△,

①△"=_kj,mol1

②在一恒容裝置中，通入一定量CH,和NOz發(fā)生反應m,測得在相同時間內和不同溫度

下，NOz的轉化率a(NOJ如圖-1,則下列敘述正確的是一。

A.若溫度維持在200℃更長時間，NO2的轉化率將大于19%

B.反應速率：b點的v(逆)>e點的v(逆)

C.平衡常數：c點=<］點

1).在時間t內，提高b點時NO2的轉化率和反應速率，可適當升溫或增大c(CH,)

6

(2)氨氣選擇性催化還原法。主要反應為：4NH;)(g)+4N0(g)+02(g)4N2(g)+61L0(g)

,n(NHJ

^-1625.5kJ.mol',氨氮比［會］會直接影響該方法的脫硝率。35。0時'只改變氨

n(NHJ

氣的投放量，氨氣的轉化率與氨氮比的關系如圖-2所示。當m時，煙氣中N。

濃度反而增大，主要原因是__o

*

3

*

€

￡

N

(3)臭氧氧化法。各物質的物質的量隨時間的變化如圖-3所示，X為「(填化學式)。

(4)直接電解吸收法。用6%的稀硝酸吸收NO,生成HNOz(一元弱酸)，再將吸收液導入電

解槽電解，使之轉化為硝酸。電解裝置如圖-4所示。

圖7

①圖中b應連接電源的—(填“正極”或“負極”)。

②a電極反應式為。

【答案】(1)①-867②AD(2)過量氨氣與氧氣反應生成NO

7

(3)N205(4)①負極@H20+IlN02-2e=N0：＜+311'

【解析】(D①已知：

1

反應I：CH,(g)+4N02(g)=4N0(g)+C02(g)+2H20(g)△4=-574kJ?mol

1

反應II：CH,(g)+4N0(g)=2N2(g)+C02(g)+2H20(g)△J%=-1160kJ?moJ

反應HI：CH,(g)+2N02(g)=N2(g)+C02(g)+2H20(g)X出

根據蓋斯定律可知(反應I+反應II)X《即得到反應HI的A4=-867kJ?mol'，

②圖為測得在相同時間內，在不同溫度下的轉化率，溫度400℃、500℃轉化率最大，處

于平衡狀態(tài)，之前沒有到達平衡，之后升高溫度，轉化率降低，平衡逆向移動。A項，圖中

200℃時，反應沒有到達平衡，向正反應進行，溫度維持在200℃更長時間，的轉化率將

大于19%,故A正確；B項，b點反應向正反應進行，e處于平衡狀態(tài)，且E溫度高，故b

點的v(逆)Ve點的v(逆)，故B錯誤；C項，c、d溫度不同，平衡常數不同，故C錯誤；

D項，增大反應物濃度可以加快反應速率，提高其他物質的轉化率，b向正反應進行，

當升溫可以加快速率，反應繼續(xù)向正反應進行并到達平衡，故D正確；故選AD；(2)由于過

量氨氣與氧氣反應生成NO,所以當二丁二、＞L0時,煙氣中N0濃度反而增大：(3)根據圖

n(NO)

-3可知，反應物是N0?和Oz和X為生成物，發(fā)生反應為N02(g)+0Ng)fX+()2(g),物質的

變化量之比等于化學計量數之比，根據圖象可知，n(0。：n(N0"：n(Oj：n(X)=2：4：2：

2=1：2：1：1,則配平后的反應為：2NO2(g)+O3(g)^X+O2(g),根據質量守恒可知，X分子中

含有2個N原子和5個0原子，則X的化學式為NA;(4)①用6%的稀硝酸吸收N0,生成I1NO2(-

元弱酸)，再將吸收液導入電解槽電解，使之轉化為硝酸，反應中亞硝酸被氧化為硝酸，a

電極是陽極，b電極是陰極，圖中b應連接電源的負極。②a電極是陽極，亞硝酸轉化為硝

酸，反應式為H2O+HNO2-2e=N03+3H。

4.(2021屆?江蘇南通市高三期中)研究和深度開發(fā)CO、C02的應用對構建生態(tài)文明社

會具有重要的意義?；卮鹣铝袉栴}：

I.C0可用于高爐煉鐵

8

已知：Fe3O,i(s)+4C0(g)=3Fe(s)+4C02(g)△H]=akJ/mol；

3Fe203(s)+C0(g)=2Fe3?！?s)+C0,(g)A^^bkJ/mol；

則反應FeQ3(s)+3C0(g)=2Fe(s)+3C02(g)的AH3=kj/mol(用含a、

b的代數式表示)。

II.一定條件下，C02和CO可以互相轉化

(1)某溫度下，在容積為2L的密閉容器按甲、乙兩種方式投入反應物發(fā)生反應：

CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)。

容器反應物

甲8molC02(g)>16molH2(g)

乙wmolCOzCg)>xmolH2(g)>ymolCO(g)>zmolH20(g)

甲容器15min后達到平衡，此時C02的轉化率為75%.則0"15min內平均反應速率

v(C02)=mol/(L-min),此條件下該反應的平衡常數K=,

欲使平衡后乙與甲中相同組分氣體的體積分數相等，則3、x、y、z需滿足的關系是y

z(填或“="),且y=(用含x、w的式子表示)。

⑵研究溫度、壓強對反應的影響：C6H3CH2CH3(g)+C02(g)=^CMCH=

CH2(g)+CO(g)+H2O(g)AllC此CH2cH3(乙苯)的平衡轉化率影響如下圖所示：則^

H0(填“〉”或“="),壓強pi、P2、p3由小到大的排列順序是—。

*3-

/

?

染

益

2拗

(3)C0可被N02氧化,反應為CO+NO2CXVNO,當溫度高于225℃時，反應速率

9

iE=k正,c(CO)C(N02)、V逆=卜逆?c(C()2)C(NO),k正、k逆分別為正、逆反應速率常數。在

上述溫度范圍內，k心k逆與該反應的平衡常數K之間的關系為—

【答案】⑴I.

3

II.(1)0.21.8=x-2w

(2)>Pi>p2>P3⑶三正二K

K逆

【解析】I.已知：①Fe3()i(s)+4C0(g)—3Fe(s)+4CO2(g)△H1=akj/mol；②

3Fe203(s)+C0(g)=2Fe30,(s)+C02(g)AH2=bkj/mol；根據蓋斯定律：■②可得

3

..,、....,,A2VHl+VH,2a+b

Fe203(s)+3C0(g)-2Fe(s)+3C02(g).故△上=-----------------kj/mol：

33

H.(1)甲容器15min后達到平衡，此時CO?的轉化率為75%,則轉化C0?為8molX

75%=6mol,列三段式：

CO2(g)+H2(g),=^CO(g)+H2O(g)

起始濃度(mol/L)4800

轉化濃度(mol/L)3333

平衡濃度(mol/L)1533

則0?15min內平均反應速率v(㈤=3mH/L二02moi/(L?min)；此條件下該反應的

15min

C(CO)XC(H2O)3X3

平衡常數=-=1.8；欲使平衡后乙與甲中相同組分氣體的體積分數相

C(CO2)XC(H2)1X5

等，則將乙中CO和HQ轉化為與甲初始物質一樣使?jié)M足與甲中投入量等比例，甲的初始投

入量為8molCO2(g),16molH2(g),則乙轉化后應只有CO?(g)和H2(g),故y=z；同

時轉化為滿足n(COz)：n(ID=8：16=1：2,則有(w+y)：(x+y)=l：2,解得y=x-2w；(2)溫度

升高，有利于吸熱方向，根據圖，一定壓強下，溫度升高，乙苯的平衡轉化率增大，即正方

tt

向為吸熱方向，故反應的△H〉。；又反應C6H5CH2CH3(g)+C02(g)

C6H5cH=H2(g)+C0(g)+HQ(g)為氣體體積增大的反應，壓強增大，平衡向著逆方向，乙苯的平

衡轉化率減小,故Pi>P2>P3；⑶CO可被毗氧化：CO+NO2WCO2+NO.已知：vi=k1L-c(CO)

10

?C(NO2)、va=k)s?c(CO2)?c(NO),平衡時:v正=v逆，故k正?c(CO)?c(N02)=k；4?c(C02)?c(NO),

k?C(CO2)XC(NO)

-q(<，

k^c(CO)xc(NO2)

5.(2021屆?河北路南區(qū)唐山一中高三期中)氮、碳氧化物的排放會對環(huán)境造成污染。

多年來化學工作者對氮、碳的氧化物做了廣泛深入的研究并取得一些重要成果。

I.已知2NO(g)+()2(g)2N0?(g)的反應歷程分兩步：

2

第一步：2NO(g)=N202(g)(ft)AH/O；vliE=k1Ec(N0)；via=kli￡c(NA)

第二步：N202(g)+02(g)^^2N0?(g)(慢)AH2<0；v2j2=k2iS

2

C(N02)

①在兩步的反應中，哪一步反應的活化能更大(填“第一步”或“第二步”)。

②一定溫度下，反應2N0(g)+O2(g)--~2NO2(g)達到平衡狀態(tài),請與出用ki正、ki逆、

kz正、k?逆表示的平衡常數表達式K=二

II.(1)利用COz和CIL重整不僅可以獲得合成氣(主要成分為CO、HJ,還可減少溫室氣

體的排放。已知重整過程中部分反應的熱化方程式為：

?CH,(g)=C(s)+2H2(g)AH,>0

@CO2(g)+Hz(g)=C0(g)+H20(g)△H2>0

③CO(g)+H2(g)=C(s)+Ha(g)AH3Vo

則反應CH“(g)+CO2(g)=2C0(g)+2壓(g)的A11=(用含△kA1I2.△Ih的代數式表

示)

(2)在密閉容器中通入物質的量均為0.Imol的CH,和CO?,在一定條件下發(fā)生反應

CO2(g)+CHl(g)2C0(g)+2H2(g),CH,的平衡轉化率與溫度及壓強(單位Pa)的關系如圖

所示。

11

y點：點正）v（逆）（填“大于”“小于”或“等于"）。已知氣體分壓（p分）=氣體總

壓（P總）X氣體的物質的量分數。用平衡分壓代替平衡濃度可以得到平衡常數KP,求x點對

應溫度下反應的平衡常數KP=—。

III.設計如圖裝置（均為惰性電極）電解Na￡rO,溶液制取Na2Cr,07,圖中電解制備過程

的總反應化學方程式為o

NaOH濃溶液+=

NaOH稀溶液

kk

【答案】⑴I.①第二步②芳芳③AHi+AMAH：

5逆人2逆

4

11.大于一產

92

III.4Na2CrO,+41I：:(l：lM2Na2Cr2O-+4NaOIl+2H2t+02t

【解析】L①.①2N0（g）+（）2（g）2N0Mg）的兩步反應歷程中第一步快、第二步慢,

慢反應活化能更大，所以第二步反應活化能更大：②反應達到平衡狀態(tài)，則―.v21I:=v,

c(N0)=k］正卜2正

逆,BPk,?c;i(N0)=kac(N0),kc(N0)?c(0)=k?c2(N0),

12221F22222c2(NO)?c("k4

片(NO)1正卜2正

2NO(g)+O2(g)=2NO：：（g）的平衡常數K=

C2(NO)?C(C>2)K逆Ie?逆

11.(1)已知:

①CHMg)=C(s)+2H2(g)AH,>0

12

@CO2(g)+II2(g)=CO(g)+II20(g)AH2>0

③C0(g)+H2(g)=C(s)+H0(g)AH;1<0

根據蓋斯定律，反應①+反應②-反應③即可得CH,(g)+C02(g)=2C0(g)+2H2(g)的AH=△

H,+AH2-AI13；(2)由圖乙可知，y點在x點的正下方，x點在Clh的平衡轉化率曲線上，相

同條件下，平衡時物質的轉化率最大，而轉化率：yVx,則y點的反應正向進行，即v(正)

大于v(逆)；由圖乙可知，x點對應溫度下CH,的平衡轉化率為50%,根據三段式：

CO式)g+84(g)一-2CO(g)+2%

起始量mol0.10.100

轉化量mol0.050.050.10.1

平衡量mol0.050.050.10.1

p2(CO)Xp2(〃2),P2XPU

平衡常數K=塔、塔

p(CO)x(CW)-

2/?4(―xPJx(—xPJ

0.320.32

III.CrOj在酸性條件下轉化為Cr。"，電解NaErOi溶液制取NazCr。，應在酸性條件

下進行，即右側電極生成1「，則消耗011,發(fā)生氧化反應，右側為陽極，連接電源的正極，

左側為陰極，連接電源負極；電解制備過程的總反應方程式為：4Na2CrO,+411.0-

2Na￡m07+4Na0H+2H21+02t?

6.(2021屆浙江省稽陽聯(lián)誼學校高三聯(lián)考)探究硫及其化合物的轉化，有現(xiàn)實意義。

相關反應：I2S0z(g)+02(g)=2S03(g)、H\

II2N0(g)+02(g)^^2N0,(g)△兒

IIINO2(g)+SO2(g)=SO：,(g)+NO(g)AA

(1)一定溫度下，壓強恒定的密閉容器中發(fā)生反應2s02(g)+0z(g)=^2S0a(g),下列

說法正確的是

A.A/Z<0,反應I在較低溫能自發(fā)進行

B.反應混合氣組分中SO?和SO：,分壓比不變，可作為達到化學平衡狀態(tài)的判據

13

C.若向反應體系中充入一定量NO2氣體，有利于提局SOs的平衡產率

I).增大分壓可提高SO2的平衡轉化率

(2)精制爐氣各組分的體積分數S0〃%、0211%,M82%,選擇五氧化二帆(VM)作催化劑

合成SO”SO2的平衡轉化率與反應溫度和壓強的關系如圖。

L0

.90

o

9)5

泄)50

-O

解

第O

.8

-也

6

S

S

0.75；

400450500550600

溫度/P

①實際生產選擇圖中A點的反應條件，不選擇B、C點理由分別是。

②計算，D點SQ，的分壓是Mpa(結果保留兩位有效數字)

(3)已知：標準生成焙：在298K,lOOkPa條件下，由最穩(wěn)定的單質生成單位物質的量的

純物質的熱效應。反應△后生成物的標準生成焰總和一反應物的標準生成焰總和。

標準生成焙△出標準生成熔

物質物質

mkl/mol

02(g)0SOz(g)-296.9

N2(g)0SO；,(g)-395.2

S(科方磕's)0NO(g)89.9

NO2(g)33.9

反應111NOMg)+SO2(g)SO.,(g)+N0(g)AK=_______kj/mol

(4)煤炭燃燒采用鈣基固硫技術可減少SO2排放，但煤炭燃燒過程中產生的CO又會與

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CaSO,發(fā)生化學反應，降低了脫硫效率。相關反應的熱化學方程式如下:

反應ICaSOt(s)+CO(g)=^^CaO(s)+S02(g)+C02(g)△X=218.4kJmoL

反應HCaSO“s)+4CO(g)CaS(s)+4C02(g)△A=T75.6kJ-mo「‘

某溫度下，若反應I的速率遠大于反應H,反應I、II的反應物的初始能量相等，請

在圖中畫出反應II的過程能量變化示意圖：。

【答案】(I)ABD(2)①C點，溫度低，影響催化劑活性；B點，平衡轉化率提高的余

地小，增大壓強需增加投入②6.5X102

【解析】(D反應I若吸熱，該反應的AS<0,4H>0,AOA^-TAS>0,則不能自

發(fā)進行；若滿足△〃<(),低溫，該反應的AS<0,△俏△〃-TASV0,可自發(fā)進行，故A

符合題意；B項，達到化學平衡狀態(tài)時，SO2分壓和S0：,分壓不變，SO?和SO、分壓比也不變,

故S0?和SO」分壓比不變，可作為達到化學平衡狀態(tài)的判據，故B符合題意；C項，N0?是反

應I的催化劑，不影響SOs的平衡產率，故C不符合題意；D項，增大0?分壓使平衡正向移

動，可提高S0?的平衡轉化率，故D符合題意；故選ABD；(2)①C點，溫度低，影響催化劑

活性：B點，平衡轉化率提高的余地小，增大壓強需增加投入；②D點總壓仍為IMPa,S02

轉化7%X90%=6.3%,O2轉化3.15%,SCh生成6.3%,總和為96.85%,SO?的體積分數為一巨且

96.85%

=6.5X102,SO：,的分壓為lMPaX6.5X102=6.5X10：'MPa；(3)由蓋斯定律推斷,反應△廬生

成物的標準生成焰-反應物的標準生成焰，代入數據：A/^(-395.2kJ/mol)+89.9kJ/mol

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-[33.9kJ/mol+(-296.9kJ/mol)]=-42.3kJ/mol；(4)反應J的速率遠大于反應U,活化能反

應I的速率遠小于反應II,反應I吸熱，生成物能量高于反應物，反應II放熱，生成物能量

應低于反應物，反應II的過程能量變化示意圖為:

7.(2021屆浙江省溫州市高三適應性測試)二氧化碳催化加氫合成乙烯在環(huán)境保護、資

源利用、戰(zhàn)略需求等方面具有重要意義。CO,和壓在鐵系催化劑作用下發(fā)生化學反應：

I.2C02(g)+6H2(g)^^C2H4(g)+4H2O(g)

II.C02(g)+H2(g)=^C0(g)+HQ(g)△必＞0

請回答下列問題：

(1)反應I能自發(fā)進行，則(填“〈”或“〉”或“=”)；該反應自發(fā)進行的

條件是o

(2)在密閉容器中通入ImolCO?和3moiHz,在鐵系催化劑作用下進行反應，C02的平衡

轉化率隨溫度和壓強的變化如圖所示。

①下列說法正確的是

A.由圖1可知：0.IMPa下，200℃~550℃時以反應I為主，5500c以后以反應II為主

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B.反應H化學方程式前后物質的化學計量數之和相等，所以反應II的△S等于零

C.恒溫恒壓下，容器內氣體的密度不變時，說明反應已達平衡

D.其他條件不變，將CO?和比的初始物質的量比改變?yōu)?：3,可提高CO,平衡轉化率

②圖1中點M(350,70)、此時乙烯的選擇性為工(選擇性：轉化的CO?中生成C2Hl和C0

7

的百分比)。計算該溫度時：反應II的平衡常數4=。

③在圖1中，溫度大于800℃時，隨著壓強的增大，CO2的平衡轉化率減小，請解釋原

因?

(3)有研究表明，在鐵系催化劑作用下反應I分兩步進行：

iCO2(g)+ll2(g)CO(g)+H20(g)慢

ii2C0(g)+4Hz(g)C2H4(g)+2HQ(g)快

在圖2中畫出反應I分兩步進行的“能量玄應過程圖起點從［2C0Kg)+6%(g)］開始

■

能

量

2CO2(g)+6H2(g)

反應過程.

圖2

8

【答案】(1)<低溫⑵①AC②百或0.62或0.615

③溫度高于800℃時，以反應II為主，壓強增大，平衡不移動。但壓強增大，使反應1

平衡正移，水蒸氣濃度增大，C0,和此濃度減小，從而導致反應H平衡逆移，所以CO2的平

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衡轉化率減小

【解析】(1)反應I能自發(fā)進行，XG=XH「TXSVO,由于該反應的氣體的分子數減小，

故AS<0,則A^<0；在低溫下該反應能自發(fā)進行的；(2)①A項，由圖1可知：0.IMPa

下，隨溫度的升高，200℃~550℃時二氧化碳的轉化率減小，由于反應1的△〃<(),以反應

I為主；550C以后隨溫度的升高，二氧化碳的轉化率增加，由于反應II的△〃>(),以反應

口為主，故A符合題意；B項，反應口化學方程式前后物質的化學計量數之和相等，但反

應II的AS不等于零，故B不符合題意；C項，氣體的密度P=節(jié)■，恒溫恒壓下，氣體的密

度是一個變值，故容器內氣體的密度不變時，說明反應已達平衡，故C符合題意；D項，在

密閉容器中通入ImolCO?和3moiH”其他條件不變，將C0?和田的初始物質的量比改變?yōu)?：

3,增加了CO2的物質的量，由于外界條件的影響大于平衡的移動，CO,平衡轉化率是降低的，

故D不符合題意;故選AC；②在密閉容器中通入山。1(：02和31101%,反應(：028)+也5)

CO(g)+H2O(g)，圖1中點M(350,70),即350℃時二氧化碳的平衡轉化率為70%,轉化的二

氧化碳的物質的量為lmolX70%=0.7mol,乙烯的選擇性為』，則轉化為乙烯的二氧化碳的

7

物質的量為3XO.7mol-0.5mol,轉化為一氧化碳的二氧化碳的物質的量為0.7mol--X

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0.7mol=0.2mol,根據化學方程式，列出三段式；

CO,(g)+H,(g)一士CO(g)+H;O(g)

開始(mol)00

變化(mol)0.20.20.20.2

平衡(mol)0.20.2

2C0,(g)+6H式g)r二+4H；O

C;H4(g)

開始(mol)00

變化(mol)0.51.50.251

平衡(mol)0.251

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平衡時一氧化碳的物質的量為0.2mol,水蒸氣的物質的量為0.2mol+lmol=l.2mol,二

氧化碳的物質的量為ln】ol-0.2mol-0.5mol=0.3mol,氫氣的物質的量為

0.2mol1.2mol

--j--x——--g

3mol-0.2mol-l.5mol=l.3mol,反應II的平衡常數(=二產11yLi=—(或0.62或

O.3mol1.3moln

------x-------

VLVL

0.615)；③溫度高于80(TC時，以反應II為主，壓強增大，平衡不移動。但壓強增大，使

反應I平衡正移，水蒸氣濃度增大，COz和上濃度減小，從